Caracterização hidráulica, hidrológica e de transporte sólido do evento de 20 de fevereiro de 2010 na Ribeira de São João – Ilha da Madeira

Após o temporal que se abateu sobre a ilha da Madeira no dia 20 de Fevereiro de 2010 ficou a dúvida se a tragédia podia ter sido evitada ou pelo menos minimizada. A intensa intervenção humana, principalmente na baixa da cidade do Funchal, alterou o normal curso das ribeiras. Esse facto levantou a questão se o homem estará a ser negligente ou irresponsável na maneira como constrói nas suas proximidades. Posto isto, o Governo Regional da Madeira achou que algo mais poderia ser investigado em relação ao comportamento das ribeiras em situações extremas, tal como a sucedida. Com o intuito de responder a estas e outras questões, equipas da UMa (Universidade da Madeira), IST (Instituto Superior Técnico) e LREC (Laboratório Regional de Engenharia Civil) iniciaram, em cooperação, um estudo que foi denominado por Estudo de Avaliação do Risco de Aluviões na Ilha da Madeira. Ao autor deste trabalho foi concedida a oportunidade de fazer parte deste importante estudo para a Ilha da Madeira e de poder realizar esta dissertação no âmbito do mesmo. Foram estudadas as três mais importantes ribeiras do Funchal (João Gomes, Santa Luzia e São João) e as ribeiras da Ribeira Brava e Tabua. O presente trabalho, em particular, incidiu sobre a bacia hidrográfica e Ribeira de São João. Este trabalho inicia-se por uma base teórica, onde é feita uma caracterização biofísica à Ilha da Madeira e mais detalhadamente à bacia hidrográfica da Ribeira de São João. Segue-se uma pequena referência a eventos semelhantes e anteriores ao de 20 de Fevereiro. A parte prática do trabalho consiste no tratamento e interpretação dos dados levantados nas visitas de campo. Estimaram-se os valores sucedidos no dia do evento para caudais máximos e velocidades de escoamento em secções transversais da ribeira previamente seleccionadas. Estimou-se também o volume para o material sólido que foi depositado no leito e nas ruas ou estradas que se situam dentro da área da bacia hidrográfica da Ribeira de São João. Foi feita também uma caracterização granulométrica desse mesmo material sólido. Por fim elaboraram-se listas e mapas com as infra-estruturas danificadas. Finalmente foram propostas algumas medidas preventivas que poderão minimizar as consequências de futuras aluviões.

Análise paramétrica não-linear à esbelteza de pilares em betão armado em relação aos efeitos de 2ª ordem de acordo com o EC2

Esta dissertação tem como principal objectivo comparar os métodos propostos pelo Eurocódigo 2, através de uma análise paramétrica dos efeitos de segunda ordem em pilares de betão armado. Os métodos estudados foram o método simplificado baseado na Curvatura Nominal e o Método Geral. Através da comparação destes dois métodos verificou-se se o dimensionamento efectuado para o primeiro método é correcto e se encontra do lado da segurança. Para este efeito são analisado noventa e seis pórticos, onde setenta e dois são pórticos simples e vinte e quatro são pórticos parede. Todos os pórticos apresentam uma estrutura simples, constituída por dois elementos verticais, pilar ou parede, e um elemento horizontal, viga. Os noventa e seis pórticos são divididos em dois grupos. Um grupo em que a ligação entre pilar viga é rotulada e o outro grupo onde a ligação é rígida. Dentro de cada grupo é definido oito conjuntos de pórticos cuja diferença reside na percentagem de carga que cada um dos elementos verticais recebe, sendo estas características iguais para os dois grupos. Cada conjunto é constituído por seis pórticos em que é variada a esbelteza. Em todos os modelos analisados manteve-se as mesmas características de materiais e acções. Efectuou-se um primeiro dimensionamento através do método baseado na curvatura nominal, onde obteve-se os esforços e armaduras, que serão utilizados para a modelação no método geral. Este método geral, consiste numa análise não linear, e é efectuado num programa de análise não linear de elementos finitos, Atena. A modelação efectuou-se da seguinte forma: aplicou-se numa primeira fase a totalidade da carga vertical aplicada à estrutura de forma incremental, e quando esta atingiu a carga de dimensionamento, aplicou-se a carga horizontal também de forma incremental até ao colapso da estrutura. De acordo com os resultados obtidos, pode concluir-se que o dimensionamento efectuado pelo método simplificado está do lado da segurança, sendo em alguns casos em que possui pilares esbeltos demasiado conservativo, onde obteve-se mais 200% de carga horizontal.

Sistema de medição de energia baseado no medidor de energia Teridian 71M6515H

Esta tese de mestrado descreve o desenvolvimento, implementação e teste de um sistema de medição de energia concebido para um ambiente doméstico, baseado no circuito integrado medidor de energia Teridian 71M6515H. O sistema desenvolvido envia periodicamente os valores monitorizados para uma base de dados, através de uma rede sem fios com base no protocolo IEEE 802.11 (Wi-Fi). Os dados podem ser acedidos remotamente em tempo real, através de uma página na internet, onde é possível consultar a quantidade de energia consumida acumulada. Na primeira fase deste trabalho realizou-se o enquadramento do tema no contexto atual, realizando-se o estudo de alguns sistemas domésticos de monitorização do consumo de energia elétrica existentes no mercado. Numa segunda fase foi realizado o estudo dos componentes a serem utilizados, o desenho da placa de circuito impresso e o desenvolvimento do firmware, para que todo o processamento e manipulação dos dados fossem realizados pela unidade de aquisição de dados. Em seguida procedeu-se à construção da unidade de aquisição e à programação para o registo dos valores numa base de dados. A última fase consistiu nos testes de funcionamento da unidade de aquisição em conjunto com a aplicação de registo de dados. Com a implementação do sistema desenvolvido o consumidor doméstico poderá ter conhecimento, em tempo real, do custo de funcionamento dos equipamentos que possui e assim tomar decisões para os utilizar de forma mais racional, o que se pode traduzir numa economia dos recursos energéticos.

tCAD: a 3D modeling application on a depth enhanced tabletop computer

Tabletop computers featuring multi-touch input and object tracking are a common platform for research on Tangible User Interfaces (also known as Tangible Interaction). However, such systems are confined to sensing activity on the tabletop surface, disregarding the rich and relatively unexplored interaction canvas above the tabletop. This dissertation contributes with tCAD, a 3D modeling tool combining fiducial marker tracking, finger tracking and depth sensing in a single system. This dissertation presents the technical details of how these features were integrated, attesting to its viability through the design, development and early evaluation of the tCAD application. A key aspect of this work is a description of the interaction techniques enabled by merging tracked objects with direct user input on and above a table surface.

Medidas de concordância para variáveis categorizadas

Apesar desta tese se propor abordar exclusivamente variáveis categorizadas e medidas que descrevem a relação entre estas variáveis, consideramos extremamente relevante estender ao caso em que uma das variáveis em estudo de uma variável contínua. Tais medidas, quando usadas corretamente, fornecem uma descrição útil da estrutura implícita numa tabela de contingência. Ao longo dos anos, muitos cientistas deduziram medidas de associação de acordo com o que se propunham avaliar. Perante um conjunto tão variado de medidas, o nosso objetivo foi sumarizá-las, classificá-las em grupos mais gerais e estabelecer em que situações de que a sua utilização é indicada. Apesar de estarmos interessados em avaliar a concordância, realizámos que era essencial incluir nesta tese os testes de ajustamento e a análise de tabelas de contingência.

Os problemas da matemática: o seu papel na matemática e nas aulas de matemática

A integração da História da Matemática no ensino da Matemática é defendida há muito tempo e em vários países. Embora a discussão sobre os “prós” e “contras” dessa integração seja de longa data, a tendência nos últimos anos tem sido a procura de uma base teórica e de uma metodologia que alicercem essa integração. Uma das formas apontadas na literatura para a integrar na sala de aula é através de problemas históricos, tendo sido esta também a forma adoptada neste estudo. Esta investigação tem como objectivo caracterizar a aprendizagem da Matemática quando mediada por problemas históricos. Para tal, foram formuladas as seguintes questões: (1) Que aspectos do ambiente de aprendizagem ajudam na aprendizagem da Matemática quando são usados problemas históricos? (2) De que forma os problemas históricos actuam como artefactos mediadores da aprendizagem da Matemática? (3) Como é que o uso dos problemas históricos na sala de aula contribui para promover a aprendizagem da Matemática? (4) Quais as contradições ocorridas quando são utilizados problemas históricos nas aulas de Matemática? Nesta investigação, de natureza qualitativa, foi adoptado o paradigma interpretativo e os dados foram recolhidos através de uma observação participante completa. Atendendo aos objectivos do estudo, e tomando o sistema de actividade da sala de aula como a unidade de análise, foram recolhidos dados, em algumas aulas de Matemática e de Estudo Acompanhado de Matemática de uma turma do 8º ano, entre Setembro de 2006 e Maio de 2007. Os dados foram analisados à luz da Teoria da Actividade, na perspectiva de Engeström (1987), tendo sido seguido o esquema metodológico proposto por Mwanza (2002). Os resultados deste estudo mostram que os problemas históricos, quando usados como um artefacto mediador, num ambiente de aprendizagem devidamente apoiado pela orientação e questionamento da professora, ajudam os alunos a compreender os conteúdos leccionados, além de desempenharem um importante papel de motivação.

A aprendizagem da geometria: critérios de paralelismo e perpendicularidade entre planos, e entre retas e planos

O estudo aqui apresentado teve como objetivo compreender como é que os alunos aprendem Geometria. Para melhor estudar este problema, o mesmo foi dissecado em três questões: (a) Qual o papel dos materiais manipuláveis na estruturação do pensamento geométrico dos alunos? (b) Como comunicam as ideias geométricas? (c) Como é que os modelos concretos facilitam a passagem do concreto para o abstrato? Analisou-se o trabalho de uma turma do oitavo ano de escolaridade em torno da realização de duas tarefas que compreendiam a dedução dos critérios de paralelismo e perpendicularidade entre planos, e entre retas e planos, e a resolução de problemas realistas com base nesses critérios. A investigação realizada foi de natureza qualitativa e os dados foram recolhidos pela investigadora através de registos audiovisuais, com câmara e vídeo, do trabalho dos alunos. A análise dos dados fez-se com base nas questões acima apresentadas. Das conclusões que advêm do estudo destaca-se o papel essencial dos materiais manipuláveis, e dos modelos concretos, na construção e concetualização do conhecimento geométrico dos alunos. De referir ainda a importância das atividades de natureza exploratória e investigativa, as quais incidiram sobre problemas abertos, onde as descobertas feitas foram mais convincentes e surpreendentes e a explicação lógica das mesmas permitiram matematizar a realidade.

Atividades investigativas: abordagem investigativa na aprendizagem da matemática

Este trabalho surge no âmbito do Mestrado no Ensino da Matemática no 3º Ciclo do Ensino Básico e Secundário, lecionado na Universidade da Madeira no ano letivo de 2011/2012 e tem como objetivo, estudar a prática das atividades investigativas em contexto de sala de aula e assim compreender de que forma estas contribuem para a aprendizagem da matemática. Uma vez que o ensino baseado na mecanização de conceitos pode inibir o desenvolvimento do pensamento dos alunos, como contribuir para uma atitude negativa em relação a esta disciplina, consideramos pertinente a realização deste estudo, onde as atividades de investigação constituem uma ferramenta matemática fundamental para a aquisição e desenvolvimento do espírito crítico, tão necessário na sociedade em que estão inseridos. Faremos em primeiro lugar, uma abordagem teórica, onde se identifica o conceito e os objetivos deste tipo de atividades, passando então para o estudo particular da aplicação destas atividades nas turmas lecionadas no referido ano letivo. Centramo-nos sobretudo no aluno, como agente ativo da sua própria aprendizagem e no professor, como um agente de inovação curricular, onde o seu trabalho se baseia numa abordagem metodológica inovadora do ensino-aprendizagem.

Coordenação de projetos em edifícios de alvenaria estrutural

A engenharia estrutural em Portugal está em parte circunscrita às soluções em betão armado e às estruturas metálicas, facto que se deve ao domínio das técnicas construtivas associadas a essas soluções e à aceitação que têm perante a comunidade em geral. Nessa perspetiva, desenvolveu-se o presente estudo, com o intuito de apresentar uma alternativa igualmente adequada, que, quando bem planeada desde a conceção, pode permitir uma redução significativa dos custos. Ao longo do presente estudo procura-se discutir as situações em que a alvenaria estrutural pode ser adotada e como desenvolver os trabalhos de coordenação de projeto de modo a preparar uma execução de obra rentável e com qualidade. Nesse sentido, numa fase inicial do documento apresenta-se a história da alvenaria estrutural e a forma como esta evoluiu ao longo do tempo e, posteriormente, discute-se o estado atual da alvenaria estrutural em Portugal. Dado o interesse que este tema poderá ter para os mercados da construção nacional e, particularmente regional, entendeu-se necessário o contacto direto com a obra, tendo sido realizada uma visita a França com o propósito de observar, no terreno, as técnicas construtivas que lhe estão associadas. Adicionalmente, tirou-se partido de informação recolhida em anterior deslocação ao Brasil, sendo que, os dois países referidos apresentam uma sólida tradição de utilização da alvenaria estrutural na edificação. Posteriormente aborda-se o conceito de projeto, de modo a introduzir o tema da coordenação de projetos em edifícios de alvenaria estrutural. Sendo a fase de coordenação essencial para o sucesso do projeto e para o aumento da produtividade e da rentabilidade do sistema, foi dada particular relevância às várias especialidades que compõem um projeto, o modo como se deve processar e tratar a informação a transmitir entre os responsáveis por cada um desses projetos, e os cuidados a ter na sua compatibilização. Como forma de agilizar e melhorar o processo de compatibilização, é proposto um conjunto de checklists, com os principais itens que devem ser sujeitos a análise por parte dos projetistas envolvidos.

Atividades investigativas na sala de aula: mudar metodologias

O presente trabalho surgiu da necessidade de compreender de que modo a inclusão de atividades de natureza investigativa (atividades de investigação ou atividades exploratórias) contribui para a aprendizagem matemática de alunos do secundário. Com este propósito foram formuladas as seguintes questões: Como age o aluno perante este tipo de atividade? Que tipo de conhecimentos mobiliza o aluno nestas atividades? e Que benefícios (para o aluno) são alcançados com este tipo de tarefa? O estudo envolveu os alunos de uma turma do décimo ano e três atividades que foram desenvolvidas ao longo do ano letivo. Estas atividades abrangem duas grandes áreas da Matemática: a geometria e as funções. Tendo em conta que os dados resultantes da aplicação das tarefas eram essencialmente constituídos por pormenores descritivos e de difícil tratamento estatístico, adotei para a sua análise uma abordagem de tipo qualitativo. Embora as atividades aqui apresentadas e desenvolvidas na sala de aula, tenham uma estrutura aberta, o seu grau de complexidade não é muito elevado, pelo que as considerei atividades de exploração. A última tarefa proposta é no entanto menos estruturada do que as duas primeiras, tendo constatado que nesta última alguns alunos alargaram as suas reflexões, o que lhes permitiu aprofundar a investigação. Os diversos materiais utilizados nas atividades tiveram um papel muito importante no desenvolvimento das mesmas e no surgimento de alguns processos matemáticos. Foi também constatado uma melhoria na autonomia dos alunos, à medida que se sucediam as tarefas e ainda a ocorrência de ligações entre diversos temas da Matemática de uma forma coerente e integrada.

New metallomolecular wires based on carbon-rich bridging systems: a systematic study

This dissertation presents and discusses the preparation of molecular wires (MW) candidates that would then be probed for electron transfer properties. These wires are bridged by 1,4-diethynylbenzene derivatives with alkoxy side chains with palladium and ruthenium metal complex termini. Characterization of these compounds was performed by usual spectroscopic techniques like 1H, 13C{1H} and 31P{1H} NMR, MS, FTIR and UV-Vis as well as by cyclic voltammetry which allowed classifying the candidates in the Robin–Day system and determination of bridges side chain and length effects on electronic transport. Preparation of the 1,4-diethynylbenzene derivatives was done with synthetic pathways that relied heavily in palladium catalyzed cross-couplings (Sonogashira). A family of single ringed 1,4-diethynylbenzene ligands with different length alkoxy side chains (OCH3, OC2H5, OC7H15) was thus prepared allowing for the influence of these ring decorations to be assessed. The ruthenium binuclear rods showed communication between metal centres only when the shorter ligands were used whereas the longer Ru complexes showed only one redox pair in CV studies which is in agreement to non-communicating metal centres. Cyclic voltammetry studies show irreversible one wave processes for palladium dinuclear complexes, making these rods function as molecular insulators. Fluorescence decay studies performed on the prepared compounds (ligands and complexes) show a pattern of decreasing decay times upon coordination to the metal centres which can due to ligand charge redistribution upon coordination leading to non-radiative relaxation paths. Regarding the X-ray structures, two new ligand related structures were obtained as well as new structure for a palladium rod. The effect of the side chains was observed to be important to the wires’ electronic properties when comparing with the analogues without a side chain. The effect brought by longer chains is nevertheless almost negligible.

Inspeção e monitorização de estruturas em engenharia civil: utilização de UAV na inspeção e monitorização

Nesta tese são abordadas as tipologias e metodologias de monitorização e observação de infraestruturas em engenharia civil, nomeadamente através de aplicação de vários métodos de medição, de ensaios e também com implementação de sensores. Esta tese pretende abordar de uma forma mais concreta a utilização de plataformas UAV (Unmanned Aerial Vehicle) que apresentam vantagens consideráveis para ser utilizado na monitorização de infraestruturas devido à rapidez de aquisição de dados, mobilidade, segurança e ao baixo custo de aquisição e exploração. A monitorização com UAV consiste no aproveitamento de uma plataforma que pode transportar variadíssimos equipamentos para registo de dados, como câmaras e sensores de várias ordens, de uma forma rápida, económica e segura. Os UAV’s possibilitam o tratamento rápido da informação por eles recolhida, em tempo real ou em pós-processamento. Os dados recolhidos, dependendo do tipo de infraestruturas e objetivos, podem ser analisados com diversas aplicações que tratam os dados de acordo com as necessidades, tais como, modelação em 3D, modelos de elevação, cálculo de áreas, termografia, fotogrametria, etc. Nesta tese são apresentados alguns casos práticos onde se evidencia a vantagem da utilização do UAV na monitorização de infraestruturas, onde se verifica a rapidez, eficiência e qualidade na recolha de informação com o reduzido custo de exploração.

Effect of the estufagem process on the chemical constituents of Madeira wines

Madeira wine is a product of well-established reputation, whose aroma and flavour is the result of unique combinations. Particularly, its maturation may include estufagem, wherein wine is usually heated at 45 °C for three months. During this period, several chemical changes may occur, so it is essential to assess its impact on the wine. In this sense, the main objective of the thesis was to evaluate the effect estufagem on the chemical constituents of Madeira wine, specifically on those molecules potentially important in the development of its typical features. Firstly, analytical methodologies capable of determining the target compounds, combining precision and reproducibility to execution effectiveness, were developed. Then various monovarietal Madeira wines were analysed during estufagem under standard and overheating conditions in order to assess its effect. The following compounds were evaluated: furans, amino acids, biogenic amines, polyphenols, organic acids and volatile compounds. In addition, the total polyphenolic composition, the antioxidant potential and the colour of these wines were also evaluated. The results show that most constituents change due to the heating process. Particularly, the heating promotes the development of 5-hydroxymethylfurfural (HMF) in sweet wines submitted to estufagem at higher temperatures. Moreover, estufagem provides the decrease of most amino acids, suggesting their involvement in the formation of the bouquet of these wines. Regarding the total polyphenol content and antioxidant potential of these wines they do not seem to be greatly affected by the heating step, however most monomeric polyphenols decrease during this process. The thermal processing of Madeira wines favours the development of the volatile composition, especially of volatiles usually reported as typical aromas of Madeira wines. Finally, it was demonstrated that the thermal degradation of sugars, especially of fructose, promotes the emergence of volatile compounds identified in baked wines.

High performance green buildings

This work aims to study and analyze strategies and measures to improve energy performance in residential and service buildings, in order to minimize energy losses and energy consumption. Due to the high energy dependence of European Union (EU), including Portugal and Slovenia, and high percentage of energy consumption in the building sector, there was a need to adopt strategies at European level with ambitious goals. This came to force EU - Member States to take measures to achieve the proposed targets for energy consumption reduction. To this end, EU - Member States have adapted the laws to their needs and formed specialized agencies and qualified experts on energy certification, which somehow evaluate buildings according to their performance. In this study, the external characteristics of the building in order to meet its thermal needs and from there to survey the existing and possible constructive solutions to be used at the envelope will be examined, in order to increase comfort and reduce the need of use technical means of air conditioning. The possibility of passive heating and ventilation systems also will be discussed. These techniques are developed in parallel with the deployment and design of the building. In this manner, to reduce the energy consumption, various techniques and technologies exploit natural resources. Thus, appear the more sustainable and efficient buildings, so-called Green Buildings have been appeared. The study ends with the identification of measures used in several buildings, proving the economic return in the medium to long term, as well as the satisfaction of their users.

Dados, informação, conhecimento, ensino de programação, a inteligência empresarial e as suas motivações

O objetivo deste relatório é dar a conhecer um possível percurso de carreira para um aluno que, à entrada no mundo profissional, se interessou por sistemas de suporte à decisão e mais tarde enveredou por uma carreira de docente. Descrevi a minha experiência profissional desde a entrada no curso de Engenharia Informática e as opções que fui tomando durante e depois do curso, demonstrativas do interesse e tendências para a área de suporte à decisão dentro das TI, help desk, assim como pela área do ensino. Assim, o facto de ter trabalhado em diversas áreas e em diversas entidades, colaborei destacadamente na CENTRIA, Portugal Telecom (System Care) e Escola Secundária de Francisco Franco. Nestas entidades fiz desenvolvimento aplicacional em Text Mining, na definição de requisitos, na qualidade e integração de dados e na transmissão de ensinamentos. Esta multiplicidade de contextos permitiu a minha evolução profissional e humana. O curso na FCT-UNL capacitou-me para ser tolerante à frustração, devido aos inúmeros obstáculos com que me fui deparando ao longo do curso, transmitindo-me, assim, uma capacidade de adaptação ao nível das mais diversas tecnologias e metodologias. Ao longo da minha carreira, e graças a todos os ensinamentos assimilados, tenho conseguido ultrapassar sempre as tarefas difíceis a nível técnico, funcional e de gestão que me foram surgindo. Espero transmitir claramente como funcionam os meus projetos, as suas componentes, dificuldades e particularidades.